JP2008171983A - Light source device, image display device, projector and light source control method - Google Patents
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Abstract
【課題】定電流源に複数が直列接続された光源の輝度バラツキを個別に調整する輝度バラツキ調整手段において、電力利用効率を改善して省電力対応する。
【解決手段】直列接続された複数の光源1〜4と、光源1〜4を定電流点灯した中から輝度バラツキにより最低輝度と観測された基準光源1を連続点灯することにより最大輝度で発光させる基準電流を前記直列接続の両端に供給する定電流源5と、前記複数の光源1〜4各々に並列接続されて前記光源1〜4各々の印加電圧をPWM制御によりバイパスONする制御素子FET1〜FET4と、前記各制御素子FET1〜FET4各々のバイパスONによる前記各光源1〜4のOFF期間を光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源1〜4用PWM信号が個別に出力されるPWM制御回路6と、を備えた。
【選択図】図1In a brightness variation adjusting means for individually adjusting brightness variations of a plurality of light sources connected in series to a constant current source, power use efficiency is improved and power saving is supported.
A plurality of light sources 1 to 4 connected in series and light sources 1 to 4 are lighted at a maximum brightness by continuously turning on a reference light source 1 that has been observed to have the lowest brightness due to brightness variations among the light sources 1 to 4 lit at a constant current. A constant current source 5 for supplying a reference current to both ends of the series connection, and control elements FET1 to FET1 connected in parallel to each of the plurality of light sources 1 to 4 and bypassing the applied voltage of each of the light sources 1 to 4 by PWM control. PWM in which the PWM signal for each light source 1 to 4 for controlling the OFF period of each of the light sources 1 to 4 based on the brightness suppression data for each light source by the bypass ON of each of the control elements FET 1 to FET 4 is individually output. And a control circuit 6.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、光源装置、画像表示装置、プロジェクタおよび光源制御方法に関する。 The present invention relates to a light source device, an image display device, a projector, and a light source control method.
近年、プロジェクタの小型化の要求が益々高まるなか、発光ダイオード(LED)の高出力化に伴い、このLEDを光源に用いた光源装置、画像表示装置およびプロジェクタが検討されている。LEDは、小型化、平板化に加えて構成要素の削減も可能であることから、次世代の表示素子として大きな可能性を秘めている。 In recent years, as the demand for miniaturization of projectors has been increasing, light source devices, image display devices, and projectors using these LEDs as light sources have been studied as the output of light emitting diodes (LEDs) increases. LEDs have great potential as next-generation display elements because they can be reduced in size as well as reduced in size and flattened.
ところで、LED個々の素子のばらつきを個別に調整するためには、マトリクス型の駆動が必要とされていた。また、表示装置のバックライト、あるいはプロジェクタ用の強力光源等の各光源用途として消費電力の大きいLEDに対する駆動装置に必要とされる大電力駆動用のLSI等は未だ開発されていない。現状ではコストの点で妥協できる直列接続形式が用いられるが、この直列接続形式では、個々のLEDの輝度バラツキを調整することが困難である。 By the way, in order to individually adjust the variation of each LED element, a matrix type drive is required. Further, a high power driving LSI or the like required for a driving device for an LED with high power consumption has not yet been developed for each light source application such as a backlight of a display device or a powerful light source for a projector. At present, a series connection type that can be compromised in terms of cost is used, but with this series connection type, it is difficult to adjust the luminance variation of individual LEDs.
そこで、直列接続された複数の発光素子、例えばLEDを定電流駆動するにあたり、個々のLED素子の輝度バラツキを個別に調整することができるようにした定電流源、この定電流源により駆動されるバックライト光源装置及びカラー液晶表示装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, when a plurality of light emitting elements connected in series, for example, LEDs are driven at a constant current, a constant current source that can individually adjust the luminance variation of each LED element is driven by the constant current source. A backlight light source device and a color liquid crystal display device are known (see, for example, Patent Document 1).
具体的には、直列接続された複数のLEDをパルス幅変調定電流駆動回路により定電流駆動する定電流駆動装置であって、前記直列接続された複数のLEDの各々に並列に負荷抵抗を接続するスイッチを構成するトランジスタと、このトランジスタのベース・エミッタ間に接続されたダイオードと、前記トランジスタのベースに接続されたコンデンサとを備え、前記トランジスタのベースに前記コンデンサを介してスイッチング制御信号を供給する制御回路とを備え、前記トランジスタを前記制御回路によりスイッチング制御することにより、前記直列接続された複数の素子に流れる駆動電流を前記負荷抵抗に分流するようにしたものである。
しかしながら、特許文献1に開示されたパルス幅変調定電流駆動回路は電力利用効率の点で必ずしも良好なものでなく、直列接続された複数の光源の輝度バラツキを個別に調整する輝度バラツキ調整手段として、さらなる省電力の対応が望まれていた。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低品質のため単一素子内または隣接素子間に輝度バラツキのある光源でありながら、その光量の不均一を解消することが可能であると共に、電力消費の少ない光源装置、画像表示装置およびプロジェクタを提供することを目的とする。
However, the pulse width modulation constant current driving circuit disclosed in
前記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の光源装置は、直列接続された複数の光源と、前記光源を定電流点灯した中から輝度バラツキにより最低輝度と観測された基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる基準電流を前記直列接続の両端に供給する定電流源と、前記複数の光源各々に並列接続されて前記光源各々の印加電圧をPWM制御によりバイパスONする制御素子と、前記制御素子各々のバイパスONによる前記各光源のOFF期間を光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源用PWM信号が個別に出力されるPWM制御回路と、を備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The light source device of the present invention includes a plurality of light sources connected in series, and a reference current that emits light at a maximum luminance by continuously lighting a reference light source that has been observed to have the lowest luminance due to luminance variation among the light sources that are lighted at a constant current. A constant current source that is supplied to both ends of the series connection, a control element that is connected in parallel to each of the plurality of light sources, and that bypasses the applied voltage of each of the light sources by PWM control, and each of the control elements that is bypassed ON And a PWM control circuit for individually outputting a PWM signal for each light source that controls an OFF period of the light source based on luminance suppression data for each light source.
本発明の光源装置によれば、予め輝度バラツキを観測して最低輝度の基準光源を特定すると共に、各光源別の輝度バラツキに関するデータを、光源別輝度抑制データとして利用可能に保存する。この基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる定電流を基準電流と定めて定電流源から供給する。この基準電流を維持すると基準光源以外の光源は輝度バラツキに応じて基準光源よりも明るく点灯するので光源別輝度抑制する必要が生ずる。 According to the light source device of the present invention, the luminance variation is observed in advance to identify the reference light source having the lowest luminance, and the data regarding the luminance variation for each light source is stored so as to be usable as the luminance suppression data for each light source. A constant current that emits light with the maximum luminance by continuously lighting the reference light source is determined as a reference current and supplied from the constant current source. If this reference current is maintained, light sources other than the reference light source are lit brighter than the reference light source in accordance with the luminance variation, so that it is necessary to suppress the luminance for each light source.
そこで、PWM制御回路から光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源用PWM信号が個別に出力される。この光源別輝度抑制データに基づいてPWM制御回路が、制御素子各々のバイパスONによる前記各光源のOFF期間を制御すると、OFF期間の短い分だけ輝度を上げ、OFF期間の長い分だけ輝度を下げる作用がある。 Therefore, the PWM signal for each light source controlled based on the luminance suppression data for each light source is individually output from the PWM control circuit. When the PWM control circuit controls the OFF period of each light source by the bypass ON of each control element based on the brightness suppression data for each light source, the brightness is increased by a short OFF period and the brightness is decreased by a long OFF period. There is an effect.
この作用により1番暗い光源の最大輝度を基準光源として連続発光するように定電流制御する。そして、この基準光源以外の光源が基準光源を超えて明る過ぎる分だけ限定して抑制することにより、輝度バラツキを個別に調整することができる。この輝度抑制しているOFF期間中の光源に関しては電力消費がほとんどなくなる分だけで電力効率が向上する。 By this action, constant current control is performed so that the maximum luminance of the darkest light source is continuously emitted with the reference light source as the reference light source. Then, by limiting and suppressing the light sources other than the reference light source exceeding the reference light source and being too bright, it is possible to individually adjust the luminance variation. With respect to the light source during the OFF period in which the luminance is suppressed, the power efficiency is improved only by the fact that the power consumption is almost eliminated.
このように電流値に対する輝度バラツキを含んだ複数の光源を直列接続して定電流駆動する光源装置において、光源別輝度抑制データに基づいてOFF期間の制御することにより、電力効率を良好にして輝度バラツキを個別に調整することが可能である。 In such a light source device that drives a constant current by connecting a plurality of light sources including luminance variations with respect to current values in series, the power consumption is improved by controlling the OFF period based on the luminance suppression data for each light source. It is possible to individually adjust the variation.
また、本発明の光源装置は、前記光源にLEDを用いることが好ましい。特に、高出力のLEDは輝度も高く電力効率が良好であるため、光源装置の小型軽量化およびさらなる省電力化を達成できる。 In the light source device of the present invention, it is preferable to use an LED for the light source. In particular, a high-power LED has high luminance and good power efficiency, so that the light source device can be reduced in size and weight and further reduced in power consumption.
また、本発明の光源装置における前記光源別輝度抑制データは、前記PWM制御回路に入力されることにより、前記直列接続された複数の光源それぞれのOFF期間を排他的に制御するようにデータ構成されていることが好ましい。このような光源装置における光源それぞれのOFF期間は、光源それぞれをバイパスする制御素子のON期間である。 Further, the luminance suppression data for each light source in the light source device of the present invention is configured so as to exclusively control an OFF period of each of the plurality of light sources connected in series by being input to the PWM control circuit. It is preferable. The OFF period of each light source in such a light source device is an ON period of a control element that bypasses each light source.
そして、電流源に複数の光源が直列接続されていると共に、光源毎にそれぞれ並列接続された制御素子も、電流源に対しては直列接続されている。ここで、光源それぞれのOFF期間が排他的でなければ、直列接続された複数の制御素子が抵抗なしに全部同時ONして電流源を短絡する危険性が生じるので、排他制御することにより、破損の危険を回避できる。また、複数の光源のうち、多数でなく1個だけが排他的に消灯されるので、電力変動を少なく安定化できる。 A plurality of light sources are connected in series to the current source, and control elements connected in parallel for each light source are also connected in series to the current source. Here, if the OFF period of each light source is not exclusive, there is a risk that a plurality of control elements connected in series will all be turned on simultaneously without resistance and short-circuit the current source. Can avoid the dangers. In addition, since only one of the plurality of light sources is turned off exclusively, the power fluctuation can be reduced and stabilized.
また、本発明の光源装置は、複数の光源それぞれの近傍に配設された前記光源別の輝度データをリアルタイムに検出する輝度センサーと、前記輝度センサーからの前記輝度データに基づいた光源別輝度抑制データを生成してPWM制御回路に入力する輝度センサー制御回路と、を備えることが好ましい。 Further, the light source device of the present invention includes a luminance sensor that detects luminance data for each light source arranged in the vicinity of each of the plurality of light sources in real time, and luminance suppression for each light source based on the luminance data from the luminance sensor. And a luminance sensor control circuit for generating data and inputting the data to the PWM control circuit.
本発明の光源装置によれば、輝度センサーが複数の光源それぞれの輝度データをリアルタイムに検出するので、光源別輝度抑制データを、例えば製品の工場出荷時点で作成する手間が省ける。また、複数の光源のうち故障して不点灯の光源があれば、その光源をバイパスすることにより、正常な光源によりある程度の輝度を維持できる。 According to the light source device of the present invention, since the luminance sensor detects the luminance data of each of the plurality of light sources in real time, it is possible to save the trouble of creating the luminance suppression data for each light source, for example, when the product is shipped from the factory. Also, if there is a malfunctioning and unlit light source among a plurality of light sources, a certain level of brightness can be maintained by a normal light source by bypassing the light source.
また、本発明の光源装置を備えて構成した画像表示装置を提供することができる。さらに、その画像表示装置を備えて構成したプロジェクタも提供することができる。そして、これらの画像表示装置またはプロジェクタにおいても、本発明の光源装置で得られた効果と同等の効果を得ることが可能である。 Moreover, the image display apparatus comprised including the light source device of this invention can be provided. Furthermore, a projector configured with the image display device can also be provided. Also in these image display devices or projectors, it is possible to obtain the same effect as that obtained by the light source device of the present invention.
また、本発明の光源装置制御方法は、複数の光源各々の輝度バラツキを観測して前記光源の中から最低輝度の基準光源を特定する最暗光源特定ステップと、前記基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる定電流を基準電流と定めて定電流源から供給する基準電流供給ステップと、前記各光源別の輝度バラツキに関するデータを、光源別輝度抑制データとして生成する光源別輝度抑制データ生成ステップと、前記光源別輝度抑制データに基づいて制御素子各々のゲートに各光源用PWM制御信号を入力して各光源をバイパスONすることにより前記各光源のOFF期間を制御する各光源OFF期間制御ステップと、を備えたこと特徴とする。 In the light source device control method of the present invention, the darkest light source specifying step of observing the luminance variation of each of the plurality of light sources and specifying the reference light source having the lowest luminance from the light sources, and continuously turning on the reference light source The reference current supply step of supplying a constant current to be emitted from the constant current source by setting the constant current to be emitted at the maximum brightness as the reference current, and the luminance suppression data for each light source that generates the luminance variation data for each light source as the luminance suppression data for each light source Each light source OFF period in which the OFF period of each light source is controlled by inputting the PWM control signal for each light source to the gate of each control element based on the luminance suppression data for each light source and bypassing each light source based on the generation step And a control step.
以下、図面を参照して、本発明に係る光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置の実施形態について、各部の構成と動作を適宜織り交ぜて説明する。なお、各図において、同一機能には同一符号を付して説明を省略する。また、光源をLEDと適宜に読み替えるが、図面では全て光源で統一して表記する。 Hereinafter, embodiments of a light source device, a projector, and a monitor device according to the present invention will be described with appropriate interweaving of the configuration and operation of each unit with reference to the drawings. In each figure, the same function is denoted by the same reference numeral, and description thereof is omitted. In addition, although the light source is appropriately read as LED, in the drawings, all light sources are collectively described.
図1は本実施形態に係る光源装置Eの説明図であり、(a)概略回路図、(b)光源別の輝度比に対する補正倍率と輝度抑制データである。図1(a)に示すように、光源装置Eは複数の光源(LED)1〜4を定電流源5に直列接続して定電流駆動する基本回路において、輝度バラツキ調整手段(図では特定せず)を付加した構成である。輝度バラツキ調整手段については他の図面も用いて順次説明する。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a light source device E according to the present embodiment. FIG. 1A is a schematic circuit diagram, and FIG. 1B is a correction magnification and luminance suppression data for a luminance ratio for each light source. As shown in FIG. 1 (a), the light source device E is a basic circuit that drives a constant current by connecting a plurality of light sources (LEDs) 1 to 4 in series to a constant
複数のLED1〜4各々には、トランジスタを始めとする制御素子FET(以下、符号を兼用して「FET(特に電界効果トランジスタ)」と略す)1〜4がそれぞれ並列接続されていると共に、FET1〜4だけに着目すれば直列接続されている。これらFET1〜4各々を各光源1〜4用PWM信号でPWM制御し個別にONすることにより、LED1〜4各々の印加電圧(順方向電圧降下)を個別にバイパスし、バイパスされたLEDを消灯するOFF期間を設定することが可能に回路構成されている。なお、高出力のLEDは輝度も高く電力効率が良好で小型軽量化に適する。
Each of the plurality of
以下、光源装置Eの動作を説明する。
定電流源5に直列接続された複数のLED1〜4を定電流点灯した中から、輝度バラツキにより最低輝度と観測された基準光源1を連続点灯して最大の輝度で発光させた基準電流を直列接続された複数のLED1〜4の両端に供給する。PWM制御回路6は、光源別輝度抑制データに基づいて各光源1〜4用PWM信号を個別に出力する。
Hereinafter, the operation of the light source device E will be described.
From a plurality of
輝度バラツキ調整手段の一部を構成するPWM制御回路6は、図1(b)に示すと共に後述する光源別輝度抑制データに基づいて、FET1〜FET4を個別にON/OFF制御可能な各光源用PWM信号を出力する。各光源用PWM信号がFET1〜FET4の各ゲートに入力されは、FET1〜FET4のOFF期間を制御する。
The
定電流源5は、複数のLED1〜LED4と電流検出用の抵抗rを直列に接続し、これらに対する定電流源として定電流を供給する。電流検出用抵抗rは微小な抵抗値であり、この抵抗rを通過する電流値I=電圧V/抵抗r(符号兼用)として検出し、定電流源5へフィードバック信号をフィードバックすることにより常に一定の電流を安定して供給し、複数のLED1〜LED4を点灯する。
The constant
そこで、PWM制御回路6から光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源1〜4用PWM信号が個別に出力される。この光源別輝度抑制データに基づいてPWM制御回路が、制御素子FET1〜FET4各々のバイパスONによる前記各光源1〜4のOFF期間を制御すると、OFF期間の短い分だけ輝度を上げ、OFF期間の長い分だけ輝度を下げる作用がある。
Therefore, the PWM signals for the
この作用により1番暗いLEDの最大輝度を基準光源1として連続発光するように定電流制御する。そして、この基準光源1以外のLED2〜4が基準光源を超えて明る過ぎる分だけ限定して抑制することにより、輝度バラツキを個別に調整することができる。この輝度抑制しているOFF期間には電力消費がないので電力効率が良好である。
With this action, constant current control is performed so that the maximum luminance of the darkest LED is continuously emitted as the
このように電流値に対する輝度バラツキを含んだ複数のLED1〜4を直列接続して定電流駆動、光源別輝度抑制データに基づいてOFF期間の制御することにより、電力効率を良好にして輝度バラツキを個別に調整することが可能である。
In this way, the plurality of
なお、光源別輝度抑制データは、PWM制御回路6に入力されることにより、直列接続された複数のLED1〜4それぞれのOFF期間を排他的に制御するようにデータ構成されている。この光源別輝度抑制データは、例えば、光源装置Eを生産して出荷検査する段階で、人が一般動作試験しながら作成して、図示せぬメモリ等に読み出し自在に保存する。
Note that the luminance suppression data for each light source is input to the
具体的には、電流値に対する輝度バラツキを含んだ複数のLED1〜4の輝度を、光源装置Eの動作状態において観測し、LED1が暗ければ、基準光源とし、他のLED2〜4それぞれのうち、明るいもの程、応分に輝度抑制する。また、図12に沿って自動的にリアルタイム観測することも可能である。
Specifically, the luminance of the plurality of
LED1〜4それぞれのOFF期間は、LED1〜4それぞれをバイパスする制御素子FET1〜FET4のON期間である。電流源5に複数のLED1〜4が直列接続されていると共に、各光源1〜4毎にそれぞれ並列接続された制御素子FET1〜FET4も、電流源5に対しては直列接続されている。
The OFF periods of the
ここで、LED1〜4それぞれのOFF期間が排他的でなければ、制御素子FET1〜FET4が抵抗なしに全部同時ONして電流源5を短絡する危険性が生じるので、排他制御することにより、破損の危険を回避できる。また、複数のLED1〜4のうち、瞬間的にでも多数でなく1個だけを消灯するで、電力変動を少なく安定化できる。
Here, if the OFF periods of the
なお、図1(a)に示した回路は説明を簡単にする便宜上、単一色の構成のみを示しているが、実際には赤緑青(以下、各色を「R」、「G」、「B」と略す)の色毎に、同様の回路を構成して3原色のLEDを構成する。 Note that the circuit shown in FIG. 1A shows only a single color configuration for the sake of simplicity, but in actuality, red, green, and blue (hereinafter, each color is referred to as “R”, “G”, “B”). For each color, the same circuit is configured to form three primary color LEDs.
光源別輝度抑制データは以下のように設定される。
(1)1番暗いLED1の最大輝度を100%の基準光源1とし、パルス駆動せず連続点灯するように定電流駆動する。このように連続点灯するときの光源別輝度抑制データ=0と定義する。
(2)基準光源1以外は、明る過ぎるので、輝度を抑制することにより、輝度バラツキを個別に調整する。基準光源1の明るさ100%に揃えるための補正倍数(輝度比の逆数)を%表示し、100−補正倍数=輝度抑制データとして、LED1〜LED4の別に図1(b)で例示している。
The luminance suppression data for each light source is set as follows.
(1) The
(2) Except for the
PWM制御回路6では、図1(b)に示した輝度抑制データに基づいて、LED2〜LED4に対するOFF期間の挿入を排他的に行い、輝度の均一化を図る。ここで予め、各光源1〜4用にOFFできるタイミングを排他的かつ均等に定めておく。例えば、LED2用OFFタイミング、LED3用OFFタイミング、LED4用OFFタイミングという排他的タイミングである。
The
図2は本実施形態に係る光源装置Eにおいて、各光源2〜4用OFFタイミングを単純に3分割した場合の動作説明図であり、(a)タイミングチャート、(b)LED1〜LED4別の輝度抑制データおよびOFF期間の割合(%)である。図2(a)に示すように、それぞれのOFFタイミング中でONするタイミングを可変することにより輝度制御を行う。
FIG. 2 is an operation explanatory diagram when the OFF timing for each of the light sources 2 to 4 is simply divided into three in the light source device E according to the present embodiment. (A) Timing chart, (b) Luminance for each of the
なお、タイミングチャートを示した全図に亘り、LED1〜LED4は同一色のLEDである。すなわち、全部赤(R)、全部緑(G)または全部青(B)のLEDどうしで輝度バラツキ調整する輝度バラツキ調整手段に関する説明である。3分割して分母が1/3になるため、図2(b)に示すように、各光源別のOFF期間の割合は輝度抑制データの3倍になる。 In addition, LED1-LED4 is LED of the same color over the whole figure which showed the timing chart. That is, it is a description regarding the luminance variation adjusting means for adjusting the luminance variation between LEDs of all red (R), all green (G), or all blue (B). Since the denominator becomes 1/3 by dividing into three, as shown in FIG. 2B, the ratio of the OFF period for each light source is three times that of the luminance suppression data.
図3は本実施形態に係る光源装置において、1周期を300等分してOFFタイミングを割り付けた動作の説明図であり、(a)タイミングチャート、(b)光源別の輝度抑制データおよびOFF挿入回数である。図3(a)に示すように、1周期を300等分し、LED2、LED3、LED4の順番にOFFタイミングを割り付けている。 FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation in which one cycle is divided into 300 equally and an OFF timing is assigned in the light source device according to the present embodiment. (A) Timing chart, (b) Luminance suppression data for each light source and OFF insertion Is the number of times. As shown in FIG. 3A, one cycle is divided into 300 equal parts, and the OFF timing is assigned in the order of LED2, LED3, and LED4.
図3(b)に示すように、輝度抑制データ値から、OFFする期間が決まるので、できるだけ均等にOFFタイミングを割り付けることが望ましい。具体的には以下のとおりである。
LED2は、輝度抑制データ値が17であるので。51(=17×3)回だけOFF挿入する。
LED3は、輝度抑制データ値が5であるので。15(=5×3)回だけOFF挿入する。
LED4は、輝度抑制データ値が9であるので。27(=9×3)回だけOFF挿入する。
なお、OFF挿入の回数と挿入位置(タイミング)の関係は、PWM制御回路6の記憶部(図示せず)に、予めテーブルとして記憶するか、演算プログラムにより都度算出しても構わない。
As shown in FIG. 3B, since the OFF period is determined from the luminance suppression data value, it is desirable to allocate the OFF timing as evenly as possible. Specifically, it is as follows.
LED2 has a luminance suppression data value of 17. Insert OFF only 51 (= 17 × 3) times.
LED3 has a luminance suppression data value of 5. Insert OFF only 15 (= 5 × 3) times.
LED4 has a luminance suppression data value of 9. Insert OFF only 27 (= 9 × 3) times.
The relationship between the number of OFF insertions and the insertion position (timing) may be stored in advance as a table in a storage unit (not shown) of the
なお、図2、図3に示した各光源1〜4に割り当てられたOFFタイミング時間は、説明の便宜上、均等時間割(同一幅)であったが、各光源1〜4の輝度バラツキが大きい場合には、輝度抑制データ比で分割することが好ましい。このようにして、1番暗いLED1の最大輝度を基準光源1として、連続発光させるように定電流制御する。この基準光源1も含めたLED1〜4は電流値に対する輝度バラツキを含んでいるが、複数のLED1〜4を直列接続して定電流駆動することにより生ずる輝度バラツキを個別に調整することができる。
The OFF timing time assigned to each of the
ここで、図4、図5を用いて、OFFタイミングを不均等に配分した例を示す。輝度抑制データ比=17:5:9であるため、1周期中の各色のOFFタイミングの時間配分は、それぞれ、17/(17+5+9)=17/31=55%,5/31=16%,9/31=29%との規定比率となる。 Here, an example in which the OFF timing is unevenly distributed will be described with reference to FIGS. 4 and 5. Since the luminance suppression data ratio is 17: 5: 9, the time distribution of the OFF timing of each color in one cycle is 17 / (17 + 5 + 9) = 17/31 = 55%, 5/31 = 16%, 9 respectively. The prescribed ratio is / 31 = 29%.
図4は本実施形態に係る光源装置において、1周期中で各光源1〜4を規定比率で分割し、かつ1周期を300等分してOFFタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。図4に示すよう、単純に前記規定比率で分割し、各光源1〜4のOFFタイミングに関して、1周期全体を300等分した解像度で制御する。ここでは、LED2が51個分として1周期の51/300=17%、LED3が15個分として1周期の15/300=5%、LED4が27個分として1周期の27/300=9%の期間だけ、それぞれOFFされる。
FIG. 4 is a timing chart of control in which each of the
図5は本実施形態に係る光源装置において、1周期を100等分し、分割後の各OFFタイミングを各光源1〜4別の規定比率で分割し、各光源1〜4別に順次OFFタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。図5に示すように、1周期を100等分し、分割された各OFFタイミング期間を、さらに前記規定比率で各光源1〜4別に分割し、各光源1〜4別に順次OFFタイミングを割り付ける。
FIG. 5 shows a light source device according to the present embodiment. One cycle is divided into 100 equal parts, and each divided OFF timing is divided by a prescribed ratio for each of the
図6は本実施形態に係る光源装置Eにおいて、OFFタイミング全体を300等分し、各光源1〜4別の規定比率にしたがって並べ替えた幅を制御するタイミングチャートである。なお、図3〜図6において1周期を100等分または300等分しているのは一例に過ぎず、適宜に設定した分割数を採用しても構わない。
FIG. 6 is a timing chart for controlling the width of the light source device E according to the present embodiment by dividing the entire OFF timing into 300 equal parts and rearranging the
つぎに、光源装置Eの応用実施形態を図7、図8により説明する。
図7は本実施形態に係る光源装置をデジタルマイクロミラーデバイス(DMD:米国テキサスインスツルメンツ社の商標)等による色順次駆動の画像表示装置およびプロジェクタへ応用した例を示すブロック図である。図7に示す画像表示装置7は、R光源モジュール8R、G光源モジュール8G、B光源モジュール8Bが定電流源5′により定電流駆動する基本回路構成である。
Next, an application embodiment of the light source device E will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a block diagram showing an example in which the light source device according to the present embodiment is applied to a color sequential drive image display device and a projector using a digital micromirror device (DMD: trademark of Texas Instruments Incorporated). The
R光源モジュール8RはR用輝度抑制データを用い、R光源選択信号によりFET・RのOFFタイミングを制御する。同様に、G光源モジュール8GはG用輝度抑制データを用い、G光源選択信号によりFET・GのOFFタイミングを制御する。同様に、B光源モジュール8BはB用輝度抑制データを用い、B光源選択信号によりFET・BのOFFタイミングを制御する。このように、RGB各光源選択信号によりRGB各光源モジュール8R,8G,8B全体をON/OFF制御する点に特徴がある。
The R
なお、図7に示す画像表示装置7は、RGB各光源モジュール8R,8G,8Bの電流値に大差ない場合に好適である。そうでない場合は、RGB各色の時間配分を変更して電流値を揃えることにより実用に適合させることが可能となる。
Note that the
図8は本実施形態に係る光源装置による光源モジュール8の応用例を示すブロック図である。図8に示す光源モジュール8の構成および動作は、図1に沿って説明した光源装置Eとほぼ同様である。なお、DMDの場合、表示デバイスの最小応答時間の1/自然数より以下に1周期を設定することで色再現性を向上させることが可能となる。
FIG. 8 is a block diagram showing an application example of the
図9は本実施形態に係る光源装置Eを光源数別に対応した説明図であり、(a)LED4個使いの回路図、(b)光源数別による排他補正範囲(%)の比較図である。図9(a)に示すように、高出力の平角型LEDをLED1〜4用に4個使いすることで、効率良く高輝度出力が得られる。したがって、高輝度出力を必要とするプロジェクタに好適である。 FIG. 9 is an explanatory diagram corresponding to the number of light sources of the light source device E according to the present embodiment, (a) a circuit diagram using four LEDs, and (b) a comparison diagram of exclusive correction ranges (%) according to the number of light sources. . As shown to Fig.9 (a), a high-intensity output is efficiently obtained by using four high output square type | mold LEDs for LED1-4. Therefore, it is suitable for a projector that requires a high luminance output.
図9(b)に示すように、光源数別の排他補正範囲は、光源数の増加に伴って減少し、光源数4なら33%のところ、光源数10なら11%となる。これは、光源装置Eにおいて排他制御を行なっているので、光源数が増加するにしたがって輝度の調整範囲が徐々に減少することによる。しかし、LED1〜LEDnの輝度バラツキはそれほど大きくないため、たとえ4個使い以上であっても制御可能な範囲であり、プロジェクタとしては十分実用に適する。
As shown in FIG. 9B, the exclusive correction range for each number of light sources decreases as the number of light sources increases, and is 33% when the number of light sources is 4, and 11% when the number of light sources is 10. This is because the exclusive control is performed in the light source device E, so that the luminance adjustment range gradually decreases as the number of light sources increases. However, since the luminance variation of
ここで、図10、図11により均等分割時の例を示して説明する。
図10は本実施形態に係る光源装置Eにおいて、光源数別の排他補正範囲外となる場合、半分ずらして2個同時OFFする動作のタイミングチャートである。
図11は本実施形態に係る光源装置Eにおいて、図10に示した場合に1周期を100等分してOFFタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。
Here, an example at the time of equal division will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a timing chart of the operation of turning off two of the light source devices E according to the present embodiment when they are out of the exclusive correction range for each number of light sources and shifted by half.
FIG. 11 is a timing chart of control in the light source device E according to the present embodiment, in which one cycle is equally divided into 100 in the case shown in FIG.
図10、図11に示すように、輝度バラツキが排他補正範囲外となる場合には、同時にOFFするLEDを2個まで許可して対応するが、同時OFFのタイミングを極力避けている理由は、消費電力の変動を緩和するためであり、半分ずつずらして制御すれば電力効率の向上および安定化を損ねることが少なく済む。なお、不均等分割時も同様の手法を用いることが可能である。 As shown in FIGS. 10 and 11, when the luminance variation is outside the exclusive correction range, up to two LEDs that are simultaneously turned off are allowed, but the reason for avoiding the simultaneous OFF timing as much as possible is as follows. This is to alleviate fluctuations in power consumption, and if the control is shifted by half, it is less likely to impair improvement and stabilization of power efficiency. Note that the same method can be used during non-uniform division.
図12は本実施形態に係る図1に示した光源装置Eにおいて、輝度センサー9からのフィードバックによるリアルタイム補正を可能とした光源装置E′を示す概略回路図である。図12に示す光源装置E′は、図1に示したベースとなる光源装置EのLED1〜4付近の近傍にそれぞれ配設された輝度センサー9と、この輝度センサー9からのフィードバックによるリアルタイム補正を可能とした輝度センサー制御回路12とを備えて構成されている。
FIG. 12 is a schematic circuit diagram showing a light source device E ′ that enables real-time correction by feedback from the
輝度センサー制御回路12は、輝度センサー9からの輝度データに基づいた光源別輝度抑制データを生成してPWM制御回路6′に入力する。輝度センサー9がLED1〜4それぞれの輝度データをリアルタイムに検出するので、光源別輝度抑制データを、例えば製品を工場から出荷する直前の動作試験(工場出荷前検査)等において作成する手間が省ける。そればかりか、この光源装置E′により、LED1〜4の温度特性のほか、経時変化による輝度バラツキもリアルタイムに補正するので、常に輝度バラツキのない均一な光源を提供することが可能となる。
The luminance
図13は、本発明による光源制御方法を示すフローチャートである。つぎに、図13に沿って、本発明による光源制御方法について説明する。図13に示すように、まず最暗光源特定ステップ(S1)により、複数の光源(LED)1〜4各々の輝度バラツキを観測してLED1〜4の中から最低輝度の基準光源1を特定する。この最暗光源特定ステップ(S1)は、図12に示す光源装置E′では自動的に対応するが、そうでなければ、工場出荷前検査を兼ねて検査員等の人手により実行しても構わない。
FIG. 13 is a flowchart showing a light source control method according to the present invention. Next, a light source control method according to the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 13, first, in the darkest light source specifying step (S1), the brightness variation of each of the plurality of light sources (LEDs) 1 to 4 is observed, and the
ついで、基準電流供給ステップ(S2)では、基準光源1を連続点灯することにより最大輝度で発光させる定電流を基準電流と定めて定電流源5から供給し、光源装置E,E′の動作中は基準電流を流し続ける。
Next, in the reference current supply step (S2), a constant current that emits light with the maximum brightness by continuously lighting the
そして、光源別輝度抑制データ生成ステップ(S3)では、各LED1〜4別の輝度バラツキに関するデータを、光源別輝度抑制データとして生成する。ついで、各光源OFF期間制御ステップ(S4)では、光源別輝度抑制データに基づいて制御素子FET1〜FET4各々のゲートに各光源1〜4用PWM制御信号を入力して各光源1〜4をバイパスONすることにより、各LED1〜4のOFF期間を制御する。
Then, in the luminance suppression data generation step for each light source (S3), data relating to the luminance variation for each of the
なお、図1に示した光源装置E、図12に示した光源装置E′図8に示した光源モジュール8、図9に示したプロジェクタ用の光源装置Eによれば、各LED1〜4がオープンとなる故障した場合にも、故障箇所を常にバイパスすることにより、全部のLEDを消灯する状態から復帰することが可能である。
In addition, according to the light source device E shown in FIG. 1, the light source device E ′ shown in FIG. 12, the
以上のように輝度バラツキ調整手段を含んで構成された光源装置E,E′によれば、定電流源5,5′に、複数が直列接続されたLED1〜4の輝度バラツキを個別に調整して均一な光源を提供し、かつ、電力利用効率を改善するので省電力対応することが可能である。
As described above, according to the light source devices E and E ′ including the luminance variation adjusting means, the luminance variations of the
なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態では、LED1〜4を光源に用いたが、これを、類似の固体光源素子に置き換えても良い。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the present embodiment, the
1〜4…光源,1…基準光源(同一符号),5…定電流源,6,6′…PWM制御回路,7…画像表示装置,8,8R,8G,8B…光源モジュール,9…輝度センサー,12…輝度センサー制御回路,E,E′…光源装置,FET1〜FET4…制御素子,S1…最暗光源特定ステップ,S2…基準電流供給ステップ,S3…光源別輝度抑制データ生成ステップ,S4…各光源OFF期間制御ステップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-4 ... Light source, 1 ... Reference | standard light source (same code | symbol), 5 ... Constant current source, 6, 6 '... PWM control circuit, 7 ... Image display apparatus, 8, 8R, 8G, 8B ... Light source module, 9 ... Luminance Sensor, 12 ... Luminance sensor control circuit, E, E '... Light source device, FET1-FET4 ... Control element, S1 ... Darkest light source identification step, S2 ... Reference current supply step, S3 ... Luminance suppression data generation step for each light source, S4 ... Each light source OFF period control step
Claims (7)
前記光源を定電流点灯した中から輝度バラツキにより最低輝度と観測された基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる基準電流を前記直列接続の両端に供給する定電流源と、
前記複数の光源各々に並列接続されて前記光源各々の印加電圧をPWM制御によりバイパスONする制御素子と、
前記制御素子各々のバイパスONによる前記各光源のOFF期間を光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源用PWM信号が個別に出力されるPWM制御回路と、を備えたことを特徴とする光源装置。 A plurality of light sources connected in series;
A constant current source that supplies a reference current that emits light at a maximum brightness by continuously turning on a reference light source that has been observed to have the lowest brightness due to brightness variation among the constant current lighting of the light source; and
A control element that is connected in parallel to each of the plurality of light sources and bypasses the applied voltage of each of the light sources by PWM control;
A light source comprising: a PWM control circuit for individually outputting a PWM signal for each light source for controlling an OFF period of each light source based on bypass suppression of each control element based on luminance suppression data for each light source; apparatus.
前記輝度センサーからの前記輝度データに基づいた光源別輝度抑制データを生成してPWM制御回路に入力する輝度センサー制御回路と、を備えたこと特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載の光源装置。 A luminance sensor that detects luminance data for each light source disposed in the vicinity of each of the plurality of light sources in real time;
4. A luminance sensor control circuit that generates luminance suppression data for each light source based on the luminance data from the luminance sensor and inputs the luminance suppression data to a PWM control circuit. 5. The light source device according to item.
前記基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる定電流を基準電流と定めて定電流源から供給する基準電流供給ステップと、
前記各光源別の輝度バラツキに関するデータを、光源別輝度抑制データとして生成する光源別輝度抑制データ生成ステップと、
前記光源別輝度抑制データに基づいて制御素子各々のゲートに各光源用PWM制御信号を入力して各光源をバイパスONすることにより前記各光源のOFF期間を制御する各光源OFF期間制御ステップと、を備えたこと特徴とする光源制御方法。 A darkest light source specifying step of observing a luminance variation of each of a plurality of light sources and specifying a reference light source having the lowest luminance among the light sources;
A reference current supply step of setting a constant current that emits light at a maximum brightness by continuously lighting the reference light source as a reference current and supplying from the constant current source;
A light source-specific luminance suppression data generation step for generating data regarding luminance variation for each light source as luminance suppression data for each light source;
Each light source OFF period control step for controlling the OFF period of each light source by inputting the PWM control signal for each light source to the gate of each control element based on the luminance suppression data for each light source and bypassing each light source, A light source control method comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007003240A JP2008171983A (en) | 2007-01-11 | 2007-01-11 | Light source device, image display device, projector and light source control method |
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010080621A (en) * | 2008-09-25 | 2010-04-08 | Seiko Epson Corp | Light source unit, graphic display, and method for driving light-emitting element |
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| JP2017021968A (en) * | 2015-07-09 | 2017-01-26 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | LIGHTING DEVICE, VEHICLE LIGHTING DEVICE, AND VEHICLE USING THE SAME |
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